DE102019214124A1 - Antenna device and vehicle having an antenna device - Google Patents

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DE102019214124A1 DE102019214124.2A DE102019214124A DE102019214124A1 DE 102019214124 A1 DE102019214124 A1 DE 102019214124A1 DE 102019214124 A DE102019214124 A DE 102019214124A DE 102019214124 A1 DE102019214124 A1 DE 102019214124A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung (1), aufweisend zumindest zwei Antennen (2), eingerichtet zum Aussenden und/oder Empfangen elektromagnetischer Wellen, und eine Leiterplatteneinrichtung (3), wobei die Antennen (2) auf derselben Leiterplatteneinrichtung (3) angeordnet sind, die Leiterplatteneinrichtung (3) zumindest eine Entkopplungsschicht (6) aufweist, durch welche eine parasitäre Kopplung der Antennen (2) reduziert ist. Die Erfindung sieht vor, dass die Leiterplatteneinrichtung (3) zumindest eine obere Substratschicht (11) aufweist, auf der zumindest ein Metallstreifen (14) mit vorbestimmten Abmessungen angeordnet ist, wobei der Metallstreifen (14) zumindest durch die zumindest eine obere Substratschicht (11) von der zumindest einen Entkopplungsschicht (6) getrennt ist.The invention relates to an antenna device (1), having at least two antennas (2), set up to transmit and / or receive electromagnetic waves, and a circuit board device (3), the antennas (2) being arranged on the same circuit board device (3) that Printed circuit board device (3) has at least one decoupling layer (6), by means of which parasitic coupling of the antennas (2) is reduced. The invention provides that the circuit board device (3) has at least one upper substrate layer (11) on which at least one metal strip (14) with predetermined dimensions is arranged, the metal strip (14) at least through the at least one upper substrate layer (11) is separated from the at least one decoupling layer (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung und ein Fahrzeug, dass zumindest eine Antennenvorrichtung aufweist.The invention relates to an antenna device and a vehicle that has at least one antenna device.

Zur Reduzierung der Abmessungen von Antennenvorrichtungen, ist es verbreitet, mehrere Antennen auf einer Seite einer Leiterplatteneinrichtung anzuordnen. Bei diesen Antennen kann es sich beispielsweise um Monopolantennen oder Patchantennen handeln. Die Antennen können während des Betriebs jeweilige elektromagnetische Wellen aussenden und/oder empfangen. Ein Teil der jeweiligen elektromagnetischen Wellen wird, wie gewünscht, in die Umgebung abgestrahlt. Insbesondere bei Antennen auf Leiterplatten, welche dielektrische Substratschichten und leitende Schichten aufweisen, wird ein Teil der elektromagnetischen Wellen entlang von Grenzflächen als Oberflächenwellen oder Volumenwellen entlang oder innerhalb der Leiterplatte geleitet. Dadurch erfolgen unerwünschte parasitäre Verkopplungen zwischen den Antennen. Diese Verkopplung beeinflusst die Antennenperformance im Allgemeinen negativ und verschlechtert das Signal-Störverhältnis und/oder die möglichen Übertragungsraten im Falle von Multiple-in/ Multiple out (MIMO) Übertragungsverfahren, wie sie Im Falle der aktuellen 5G-Mobilfunktechnologie angewandt werden.To reduce the dimensions of antenna devices, it is common to arrange a plurality of antennas on one side of a circuit board device. These antennas can be monopole antennas or patch antennas, for example. The antennas can transmit and / or receive respective electromagnetic waves during operation. A part of the respective electromagnetic waves is emitted into the environment as desired. In particular in the case of antennas on circuit boards which have dielectric substrate layers and conductive layers, some of the electromagnetic waves are conducted along boundary surfaces as surface waves or bulk waves along or within the circuit board. This results in undesired parasitic couplings between the antennas. This coupling generally has a negative effect on antenna performance and worsens the signal-to-interference ratio and / or the possible transmission rates in the case of multiple-in / multiple-out (MIMO) transmission methods, as used in the case of current 5G cellular technology.

Zur Reduzierung dieser parasitären Verkopplungen können beispielsweise Abstände zwischen Antennen vergrößert werden, wobei dies bei MIMO-Antennen in Kraftfahrzeugen oder in mobilen Endgeräten aufgrund geometrischer Einschränkungen in den Abmessungen nur eingeschränkt möglich ist.To reduce these parasitic couplings, distances between antennas can be increased, for example, although this is only possible to a limited extent with MIMO antennas in motor vehicles or in mobile terminals due to geometric restrictions in terms of dimensions.

Eine Möglichkeit der Reduzierung parasitärer Verkopplungen besteht in der Verwendung von elektromagnetischen Bandlückenstrukturen. Dabei handelt es sich um Strukturen welche eine erhöhte Impedanz in bestimmten Frequenzbereichen aufweisen. Somit können elektromagnetische Wellen in diesem Frequenzbereich gedämpft werden, wodurch die Kopplung zwischen den Antennen reduziert wird.One way of reducing parasitic coupling is to use electromagnetic bandgap structures. These are structures which have an increased impedance in certain frequency ranges. Electromagnetic waves in this frequency range can thus be attenuated, which reduces the coupling between the antennas.

Der Frequenzbereich hängt von den Induktivitäten und Kapazitäten der elektromagnetischen Bandlückenstrukturen ab. Diese sind folglich so zu wählen, dass sie auf den zu dämpfenden Frequenzbereich abgestimmt sind. Dies erfolgt nach dem Stand der Technik durch eine Gestaltung einzelner Elemente der Bandlückenstruktur. Hierbei ergibt sich die Problematik, dass für einen jeweiligen Frequenzbereich eine jeweilige Bandlückenstruktur bereitgestellt werden muss.The frequency range depends on the inductances and capacitances of the electromagnetic band gap structures. These are therefore to be selected so that they are matched to the frequency range to be damped. According to the prior art, this is done by designing individual elements of the band gap structure. The problem arises here that a respective band gap structure must be provided for a respective frequency range.

Eine Gestaltung elektromagnetischer Bandlückenstrukturen ist beispielsweise in den folgenden wissenschaftlichen Veröffentlichungen untersucht worden:

  • KUSHWAHA, Nagendra; KUMAR, Raj. Study of different shape electromagnetic band gap (EBG) structures for single and dual band applications. Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications, 2014, 13. Jg., Nr. 1, S. 16-30.
A design of electromagnetic band gap structures has been investigated, for example, in the following scientific publications:
  • KUSHWAHA, Nagendra; KUMAR, Raj. Study of different shape electromagnetic band gap (EBG) structures for single and dual band applications. Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications, 2014, Volume 13, No. 1, pp. 16-30.

THAYSEN, Jesper; JAKOBSEN, Kaj B. Design considerations for low antenna correlation and mutual coupling reduction in multi antenna terminals. European transactions on telecommunications, 2007, 18. Jg., Nr. 3, S. 319-326 . THAYSEN, Jesper; JAKOBSEN, Kaj B. Design considerations for low antenna correlation and mutual coupling reduction in multi antenna terminals. European transactions on telecommunications, 2007, Volume 18, No. 3, pp. 319-326 .

Aus dem Stand der Technik sind folgende Bandlückenstrukturen bekannt:

  • Die US 7,760,140 B2 beschreibt eine Mehrbandantennenanordnung mit elektromagnetischen Bandlückenstrukturen. Die Mehrbandantennenanordnung umfasst zwei oder mehrere plane Antennen, die auf einer Oberfläche eines Substrats angeordnet sind und einen ersten Satz elektromagnetischer Bandlückenzellen die zwischen und auf der Oberfläche mit den Antennen befinden, und einen zweiten Satz elektromagnetischer Bandlückenzellen, die sich innerhalb des Substrats unterhalb der Antennen befinden.
The following band gap structures are known from the prior art:
  • The US 7,760,140 B2 describes a multi-band antenna arrangement with electromagnetic bandgap structures. The multi-band antenna arrangement comprises two or more planar antennas which are arranged on a surface of a substrate and a first set of electromagnetic bandgap cells which are located between and on the surface with the antennas, and a second set of electromagnetic bandgap cells which are located within the substrate below the antennas .

Die CA 2 936 482 A1 beschreibt eine elektromagnetische Bandlückenstruktur. Die elektromagnetische Bandlückenstruktur wird durch einen koplanaren Hohlleiter mit Induktivitäten und Kondensatoren gebildet, die so ausgewählt sind, dass sie eine frequenzabhängige Kopplung zwischen einer Parallelplattenhohlleitermode und einer koplanaren Hohlleitermode zum Bilden einer elektromagnetischen Bandlücke bewirken.The CA 2 936 482 A1 describes an electromagnetic band gap structure. The electromagnetic band gap structure is formed by a coplanar waveguide with inductors and capacitors which are selected such that they cause a frequency-dependent coupling between a parallel-plate waveguide mode and a coplanar waveguide mode to form an electromagnetic band gap.

Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine Verschiebung eines Frequenzbereichs einer elektromagnetischen Bandlückenstruktur ohne eine Änderung der Form der Elemente der elektromagnetischen Bandlückenstruktur zu ermöglichen.It is therefore an object of the invention to enable a frequency range of an electromagnetic band gap structure to be shifted without changing the shape of the elements of the electromagnetic band gap structure.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren.The object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous developments of the invention result from the features of the dependent claims, the following description and the figures.

Die Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung. Die Antennenvorrichtung weist zumindest zwei Antennen auf, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetische Wellen auszusenden und/oder zu empfangen. Die Antennenvorrichtung weist eine Leiterplatteneinrichtung auf, wobei die Antennen auf derselben Leiterplatteneinrichtung angeordnet sind. Die Leiterplatteneinrichtung kann zumindest eine Leiterplatte aufweisen, auf der integrierte Schaltkreise oder Bauteile zur Ansteuerung der Antennen angeordnet sein können. Die Leiterplatteneinrichtung kann mehrere aufeinander gestapelte Schichten aufweisen. Die Schichten können beispielsweise Substratschichten aus einem dielektrischen Material umfassen oder Leiterschichten aus einem elektrisch leitendem Material. Es ist vorgesehen, dass die Leiterplatteneinrichtung zumindest eine Entkopplungsschicht aufweist, durch welche eine parasitäre Kopplung der Antennen reduziert ist. Mit anderen Worten ist in der Leiterplatteneinrichtung zumindest eine Schicht angeordnet, welche eine parasitäre Kopplung, welche zwischen den Antennen aufgrund der elektromagnetischen Wellen besteht, reduziert. Es kann vorgesehen sein, dass die Entkopplungsschicht in einem vorbestimmten Frequenzbereich eine erhöhte Impedanz aufweist. Somit kann einen Oberflächenanteil der elektromagnetischen Wellen, welcher entlang der Leiterplatteneinrichtung verläuft, in dem vorbestimmten Frequenzbereich reduziert sein. Die Leiterplatteneinrichtung weist zumindest eine obere Substratschicht auf, auf der zumindest ein Metallstreifen mit vorbestimmten Abmessungen angeordnet ist. Mit anderen Worten weist die Leiterplatteneinrichtung zumindest eine Schicht aus einem dielektrischen Substrat auf, wobei in der Substratschicht oder auf einer Oberfläche der Substratschicht der zumindest eine Metallstreifen angeordnet ist. Der Metallstreifen ist zumindest durch die zumindest eine obere Substratschicht von der zumindest einen Entkopplungsschicht getrennt. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die obere Substratschicht mit einer Seite auf der Entkopplungsschicht angeordnet ist. Auf der anderen Seite der Substratschicht kann der zumindest eine Metallstreifen angeordnet sein. Bei dem Metallstreifen kann es sich beispielsweise um eine Metallfolie handeln oder um einen Bereich der Substratschicht, auf der ein Metall aufgetragen ist. Der Metallstreifen kann derart bemessen sein, dass ein Frequenzbereich einer Entkopplung der beiden Antennen aufgrund der Entkopplungsschicht in einen niedrigeren Frequenzbereich verschoben wird. Mit anderen Worten ist der Metallstreifen derart bemessen, dass der Frequenzbereich, der eine erhöhte Impedanz aufweist, verschoben wird.The invention relates to an antenna device. The antenna device has at least two antennas which are set up to transmit and / or receive electromagnetic waves. The antenna device has a circuit board device, the antennas being arranged on the same circuit board device. The circuit board device can have at least one Have printed circuit board on which integrated circuits or components for controlling the antennas can be arranged. The circuit board device can have a plurality of layers stacked one on top of the other. The layers can, for example, comprise substrate layers made of a dielectric material or conductor layers made of an electrically conductive material. It is provided that the circuit board device has at least one decoupling layer, which reduces parasitic coupling of the antennas. In other words, at least one layer is arranged in the circuit board device which reduces a parasitic coupling which exists between the antennas due to the electromagnetic waves. It can be provided that the decoupling layer has an increased impedance in a predetermined frequency range. Thus, a surface portion of the electromagnetic waves which runs along the circuit board device can be reduced in the predetermined frequency range. The circuit board device has at least one upper substrate layer on which at least one metal strip with predetermined dimensions is arranged. In other words, the circuit board device has at least one layer composed of a dielectric substrate, the at least one metal strip being arranged in the substrate layer or on a surface of the substrate layer. The metal strip is separated from the at least one decoupling layer at least by the at least one upper substrate layer. It can be provided, for example, that the upper substrate layer is arranged with one side on the decoupling layer. The at least one metal strip can be arranged on the other side of the substrate layer. The metal strip can be, for example, a metal foil or an area of the substrate layer on which a metal is applied. The metal strip can be dimensioned such that a frequency range of a decoupling of the two antennas is shifted to a lower frequency range due to the decoupling layer. In other words, the metal strip is dimensioned in such a way that the frequency range, which has an increased impedance, is shifted.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass der Frequenzbereich, in welchem die erhöhte Impedanz auftritt, ohne eine Änderung der Entkopplungsschicht verschoben werden kann.The invention has the advantage that the frequency range in which the increased impedance occurs can be shifted without changing the decoupling layer.

Die Erfindung umfasst auch optionale Weiterbildungen, durch die sich weitere Vorteile ergeben.The invention also includes optional developments which result in further advantages.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Entkopplungsschicht eine Hochimpedanzstruktur aufweist. Mit anderen Worten weist die Entkopplungseinrichtung zumindest eine regelmäßige Anordnung von Metallflächen in zumindest einer elektrisch leitenden Schicht auf, wobei die jeweiligen Metallflächen mittels jeweiliger, normal zu den Metallflächen ausgerichteten Verbindungselemente durch eine der Substratschichten mit einer Masseschicht elektrisch leitend verbunden sind. Mit anderen Worten weist zumindest eine Substratschicht der Antennenvorrichtung auf einer Seite die Masseschicht auf. Auf einer der Masseschicht gegenüberliegenden Seite der Substratschicht befindet sich die regelmäßige Anordnung der Metallflächen, wobei die jeweiligen Metallflächen über die jeweiligen Verbindungselemente, welche durch die Substratschicht verlaufen, mit der Masseschicht elektrisch leitend verbunden sind. Die Metallflächen können dabei in Zusammenwirkung mit der Masseschicht eine elektrische Kapazität bereitstellen. Die Verbindungselemente können vorbestimmte Induktivitäten bereitstellen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass es ermöglicht wird, durch eine Festlegung einer vorbestimmten Resonanz und einer vorbestimmten Induktivität eine Resonanz mit einer vorbestimmten Frequenz bereitzustellen. Die Frequenz kann derart gewählt werden, dass sie mit einer zu unterdrückenden Frequenz einer Oberflächenwelle oder Volumenwelle übereinstimmt.A further development of the invention provides that the decoupling layer has a high-impedance structure. In other words, the decoupling device has at least one regular arrangement of metal surfaces in at least one electrically conductive layer, the respective metal surfaces being electrically conductively connected to a ground layer through one of the substrate layers by means of respective connecting elements aligned normal to the metal surfaces. In other words, at least one substrate layer of the antenna device has the ground layer on one side. The regular arrangement of the metal surfaces is located on a side of the substrate layer opposite the ground layer, the respective metal surfaces being electrically conductively connected to the ground layer via the respective connecting elements which run through the substrate layer. The metal surfaces can provide an electrical capacitance in cooperation with the ground layer. The connecting elements can provide predetermined inductances. This results in the advantage that it is possible to provide a resonance with a predetermined frequency by defining a predetermined resonance and a predetermined inductance. The frequency can be selected in such a way that it corresponds to a frequency to be suppressed of a surface wave or bulk wave.

Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass durch eine Festlegung einer Flächengröße der Metallflächen, eine Wahl eines Substratmaterials der Substratschicht einer vorbestimmten Dielektrizitätskonstanten und einer Wahl eines vorbestimmten Abstandes der Metallflächen von der Masseschicht, eine Kapazität der Elemente der Hochimpedanzstruktur festgelegt ist. Eine Induktivität der Elemente der Hochimpedanzstruktur kann durch eine Wahl der Abmessungen der Verbindungselemente festgelegt sein. Es kann sich bei der Hochimpedanzstruktur beispielsweise um eine sogenannte Pilzstruktur (mushroom-like electromagnetic band gap structure) handeln. Parasitäre Verkopplungen, welche die vorbestimmte Resonanzfrequenz aufweisen, können aufgrund einer erhöhten Impedanz der Strukturen im Resonanzfrequenzbereich eine Ausbreitung der parasitären Verkopplungen verringern. Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass durch eine Festsetzung vorbestimmte Resonanzfrequenzen mittels der Hochimpedanzstruktur an eine Ausbreitung von parasitären Verkopplungen der vorgebestimmten Resonanzfrequenzen vermindert werden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Hochimpedanzstruktur zumindest eine Resonanzfrequenz umfasst, welche in einem Frequenzspektrum einer der Antennen liegt.It can be provided, for example, that a capacitance of the elements of the high-impedance structure is determined by defining an area size of the metal surfaces, selecting a substrate material of the substrate layer with a predetermined dielectric constant and choosing a predetermined distance between the metal surfaces and the ground layer. An inductance of the elements of the high-impedance structure can be determined by a choice of the dimensions of the connecting elements. The high-impedance structure can be, for example, a so-called mushroom-like electromagnetic band gap structure. Parasitic couplings which have the predetermined resonance frequency can reduce the spread of the parasitic couplings due to an increased impedance of the structures in the resonance frequency range. The invention has the advantage that by setting predetermined resonance frequencies by means of the high-impedance structure to the spread of parasitic couplings of the predetermined resonance frequencies are reduced. It can be provided, for example, that the high-impedance structure comprises at least one resonance frequency which lies in a frequency spectrum of one of the antennas.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Entkopplungsschicht eine Defektbodenstruktur aufweist. Mit anderen Worten weist die Entkopplungsschicht eine an ein Massepotential angeschlossene, leitende Fläche auf, wobei die leitende Fläche entlang zumindest einer ebenen Richtung in der Fläche periodische Defektbereiche aufweist, an denen Bereiche des leitenden Materials entfernt sind. Es kann sich beispielsweise um eine Lage aus Kupfer mit periodischen Lücken handeln, welche an einem Massepotenzial angeschlossen sein können. Eine solche Struktur ist beispielsweise als plane elektromagnetische Bandlückenstruktur bekannt.A further development of the invention provides that the decoupling layer has a defect bottom structure. In other words, the decoupling layer has a conductive surface connected to a ground potential, the conductive surface along at least one planar direction the surface has periodic defect areas from which areas of the conductive material have been removed. It can, for example, be a layer made of copper with periodic gaps which can be connected to a ground potential. Such a structure is known, for example, as a planar electromagnetic band gap structure.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zumindest einen Metallstreifen mit einer Längsrichtung zu den zumindest zwei Antennen ausgerichtet ist. Mit anderen Worten ist der Metallstreifen derart auf der oberen Substratsschicht angeordnet, dass die Längsrichtung des Metallstreifens parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den zwei Antennen verläuft. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Metallstreifen eine Länge aufweist, welche größer ist als eine Breite. Die Längsrichtung der Länge kann dabei parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den beiden Antennen ausgerichtet sein. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Metallstreifen in eine Richtung der maximalen Intensität der Oberflächenwellen ausgerichtet ist.A further development of the invention provides that the at least one metal strip is aligned with a longitudinal direction to the at least two antennas. In other words, the metal strip is arranged on the upper substrate layer in such a way that the longitudinal direction of the metal strip runs parallel to a connecting line between the two antennas. It can be provided, for example, that the metal strip has a length which is greater than a width. The longitudinal direction of the length can be aligned parallel to a connecting line between the two antennas. This has the advantage that the metal strip is oriented in a direction of maximum intensity of the surface waves.

Die Erfindung umfasst auch ein Kraftfahrzeug, das zumindest eine Antennenvorrichtung aufweist.The invention also comprises a motor vehicle which has at least one antenna device.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the motor vehicle according to the invention which have features as they have already been described in connection with the further developments of the antenna device according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the motor vehicle according to the invention are not described again here.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of the features of the described embodiments.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

  • 1 eine Antennenvorrichtung;
  • 2 eine Draufsicht auf die Antennenvorrichtung;
  • 3 eine Antennenvorrichtung ohne Metallstreifen;
  • 4 die Antennenvorrichtung mit Metallstreifen;
  • 5 einen Verlauf des S12-Parameters für Antennen einer Antennenvorrichtung; und
  • 6 einen Vergleich zwischen zwei Kurven des S12-Parameters.
An exemplary embodiment of the invention is described below. This shows:
  • 1 an antenna device;
  • 2 a plan view of the antenna device;
  • 3 an antenna device without metal strips;
  • 4th the antenna device with metal strips;
  • 5 a profile of the S12 parameter for antennas of an antenna device; and
  • 6th a comparison between two curves of the S12 parameter.

Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention. In the exemplary embodiment, the described components of the embodiment each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also develop the invention independently of one another and are therefore also to be regarded as part of the invention individually or in a combination other than the one shown. Furthermore, the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical elements are each provided with the same reference symbols.

1 zeigt eine Antennenvorrichtung. Die Antennenvorrichtung 1 kann zumindest zwei Antennen 2 aufweisen, welche auf einer Seite einer Leiterplatteneinrichtung 3 der Antennenvorrichtung 1 angeordnet sein können und einen Abstand zueinander aufweisen können. Die Antennen 2 können beispielsweise Monopolantennen sein, welche an einen jeweiligen Antennenanschluss 4 angeschlossen sein können. Es kann vorgesehen sein, dass die Antennen 2 durch den jeweiligen Antennenanschluss 4 gespeist werden, um elektromagnetische Wellen in einem jeweiligen Frequenzspektrum auszusenden. Es kann vorgesehen sein, dass sich die Frequenzspektren der beiden Antennen 2 überlappen oder identisch sind. Die beiden Antennen 2 können über einen integrierten Schaltkreis 5 gesteuert werden, der auf derselben Leiterplatteneinrichtung 3 angeordnet sein kann, wie die Antennen 2. 1 shows an antenna device. The antenna device 1 can have at least two antennas 2 have which on one side of a circuit board device 3 the antenna device 1 can be arranged and can be spaced apart from one another. The antennas 2 can for example be monopole antennas which are connected to a respective antenna connection 4th can be connected. It can be provided that the antennas 2 through the respective antenna connection 4th are fed to emit electromagnetic waves in a respective frequency spectrum. It can be provided that the frequency spectra of the two antennas 2 overlap or are identical. The two antennas 2 can have an integrated circuit 5 controlled on the same circuit board device 3 can be arranged as the antennas 2 .

Die Leiterplatteneinrichtung 3 kann eine Entkopplungsschicht 6 aufweisen. Die Entkopplungsschicht kann dazu vorgesehen sein, eine elektromagnetische Kopplung der beiden Antennen 2 durch parasitäre Wellen zu reduzieren. Bei den parasitären Wellen kann es sich beispielsweise um Oberflächenanteile der durch die Antennen 2 ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen handeln, welche entlang der Leiterplatteneinrichtung 3 geleitet werden. Die Entkopplungsschicht 6 kann eine Hochimpedanzstruktur 7 aufweisen. Die Hochimpedanzstruktur 7 kann eine periodische Anordnung von Hochimpedanzelementen 8 aufweisen. Es kann vorgesehen sein, dass es sich bei den Hochimpedanzelementen 8 um sogenannte Pilzstrukturen handeln kann. Die Hochimpedanzelemente 8 können auf einer Masseschicht 9 der Entkopplungsschicht 6 angeordnet sein. Die Hochimpedanzelemente 8 können ein jeweiliges Verbindungselement 10 aufweisen, das in einer Substratschicht 11 der Entkopplungsschicht 6 angeordnet sein kann, um eine parallel zur Masseschicht 9 auf der Substratschicht 11 angeordnete Metallfläche 12 zu verbinden. Die Abmessungen der Hochimpedanzelemente 8 und ein Material der Substratschicht 11 können derart gewählt sein, dass ein jeweiliges Hochimpedanzelement 8 eine vorbestimmte Kapazität und eine vorbestimmte Induktivität aufweisen kann. Dadurch können bei bestimmten Frequenzen Resonanzen in der Entkopplungsschicht 6 auftreten. Bei diesen Frequenzen kann die Entkopplungsschicht 6 Höhere Impedanzen aufweisen, wodurch sich parasitäre Wellen in geringerem Umfang ausbreiten können. Die Frequenzen sind im Frequenzbereich der zu unterdrückenden elektromagnetischen Wellen zu wählen.The circuit board device 3 can be a decoupling layer 6th exhibit. The decoupling layer can be provided for an electromagnetic coupling of the two antennas 2 by reducing parasitic waves. The parasitic waves can, for example, be surface components of the antennae 2 act emitted electromagnetic waves, which along the circuit board device 3 be directed. The decoupling layer 6th can be a high impedance structure 7th exhibit. The high impedance structure 7th can be a periodic arrangement of high impedance elements 8th exhibit. It can be provided that the high-impedance elements are 8th can be so-called mushroom structures. The high impedance elements 8th can on a ground layer 9 the decoupling layer 6th be arranged. The high impedance elements 8th can use a respective connecting element 10 have that in a substrate layer 11 the decoupling layer 6th can be arranged to be parallel to the ground layer 9 on the substrate layer 11 arranged metal surface 12th connect to. The dimensions of the high impedance elements 8th and a material of the substrate layer 11 can be chosen such that a respective high-impedance element 8th a predetermined one May have capacitance and a predetermined inductance. This can cause resonances in the decoupling layer at certain frequencies 6th occur. At these frequencies the decoupling layer can 6th Have higher impedances, as a result of which parasitic waves can propagate to a lesser extent. The frequencies are to be selected in the frequency range of the electromagnetic waves to be suppressed.

Auf der Entkopplungsschicht 6 kann zumindest eine obere Substratschicht 13 angeordnet sein. Die Substratschicht 13 kann aus einem dielektrischen Material bestehen. Auf der Substratschicht 13 kann zumindest ein Metallstreifen 14 angeordnet sein. Der Metallstreifen 14 kann beispielsweise eine auf die Substratschicht 13 aufgeklebte Folie sein oder ein mit Metall beschichteter Bereich. On the decoupling layer 6th can have at least one top substrate layer 13th be arranged. The substrate layer 13th can consist of a dielectric material. On the substrate layer 13th can at least one metal strip 14th be arranged. The metal strip 14th can for example be one on the substrate layer 13th glued-on foil or an area coated with metal.

Der Metallstreifen 14 kann zwischen den Antennen 2 angeordnet sein. Der zumindest eine Metallstreifen 14 und die obere Substratschicht 13 können Abmessungen aufweisen, die einen Frequenzbereich der Entkopplungsschicht 6 in einen Bereich niedriger Frequenzen verschieben können.The metal strip 14th can between the antennas 2 be arranged. The at least one metal strip 14th and the top substrate layer 13th can have dimensions that correspond to a frequency range of the decoupling layer 6th move to a lower frequency range.

2 zeigt eine Draufsicht auf die Antennenvorrichtung 1. Die Antennenvorrichtung kann die zumindest zwei Antennen 2 aufweisen. Zwischen den Antennen 2 kann der Metallstreifen 14 auf der oberen Substratschicht 13 angeordnet sein. Unter der oberen Substratschicht 13 kann die Entkopplungsschicht 6 angeordnet sein, welche die Hochimpedanzstruktur 7 aufweisen kann. Die Hochimpedanzelemente 8 der Hochimpedanzstruktur 7 können periodisch angeordnet sein. Die Metallflächen der Hochimpedanzelemente 8 können eine vorbestimmte Form, beispielsweise eines Swastikas, eines Kreuzes oder eines Rechtecks aufweisen. Die Metallflächen der Hochimpedanzelemente 8 können Abmessungen von 4,8 mm* 4,8 mm* 0,8 mm aufweisen. Die Breite des Metallstreifens kann 2,3 mm aufweisen. Die obere Substratschicht 13 kann eine Dicke von 1,3 mm aufweisen. Die Antennenvorrichtung 1 kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug 15 angeordnet sein. 2 shows a plan view of the antenna device 1 . The antenna device can have the at least two antennas 2 exhibit. Between the antennas 2 can the metal strip 14th on the top substrate layer 13th be arranged. Under the top substrate layer 13th can the decoupling layer 6th be arranged, which the high-impedance structure 7th may have. The high impedance elements 8th the high impedance structure 7th can be arranged periodically. The metal surfaces of the high-impedance elements 8th can have a predetermined shape, for example a swastika, a cross or a rectangle. The metal surfaces of the high-impedance elements 8th can have dimensions of 4.8mm * 4.8mm * 0.8mm. The width of the metal strip can be 2.3 mm. The top substrate layer 13th can have a thickness of 1.3 mm. The antenna device 1 can for example in a motor vehicle 15th be arranged.

3 zeigt eine Antennenvorrichtung 1', wobei die Leiterplatteneinrichtung 3' die Entkopplungsschicht 6' mit der Hochimpedanzstruktur 7' aufweisen kann. Die Antennenvorrichtung 1' weist keinen Metallstreifen 14' zwischen den beiden Antennen 2' auf. Die Antennen 2' können Monopolantennen sein. 3 shows an antenna device 1' , wherein the circuit board device 3 ' the decoupling layer 6 ' with the high impedance structure 7 ' may have. The antenna device 1' does not have a metal strip 14 ' between the two antennas 2 ' on. The antennas 2 ' can be monopole antennas.

4 zeigt die Antennenvorrichtung 1. Die Antennenvorrichtung kann mit der Antennenvorrichtung 1' in 3 übereinstimmen, wobei die Antennenvorrichtung 1 im Gegensatz zu der Antennenvorrichtung 1 den Metallstreifen 14 zwischen den beiden Antennen 2 aufweisen kann. Der Metallstreifen kann Kupfer aufweisen und Abmessungen von 16 mm mal 3.7 mm aufweisen. 4th shows the antenna device 1 . The antenna device can be combined with the antenna device 1' in 3 match, the antenna device 1 in contrast to the antenna device 1 the metal strip 14th between the two antennas 2 may have. The metal strip can be copper and have dimensions of 16 mm by 3.7 mm.

5 zeigt einen Verlauf des S12-Parameters für Antennen 2' einer Antennenvorrichtung 1', deren Leiterplatteneinrichtung 3' weder die Entkopplungsschicht 6' mit der Hochimpedanzstruktur 7', noch den Metallstreifen 14' aufweist. Der S21-Parameter kann eine Transmission einer elektromagnetischen Welle von einer der Antennen 2' zu einer anderen der Antennen 2' beschreiben. Der S12-Parameter ist gegen die Frequenz f aufgetragen. Die Kurve zeigt einen relativ konstanten Verlauf über alle Frequenzen f. 5 shows a profile of the S12 parameter for antennas 2 ' an antenna device 1' , their circuit board device 3 ' neither the decoupling layer 6 ' with the high impedance structure 7 ' , nor the metal strip 14 ' having. The S21 parameter can be a transmission of an electromagnetic wave from one of the antennas 2 ' to another of the antennas 2 ' describe. The S12 parameter is plotted against the frequency f. The curve shows a relatively constant course over all frequencies f.

6 zeigt einen Vergleich zwischen zwei Kurven des S12-Parameters. Kurve I zeigt den Verlauf des S12-Parameters der Antennenvorrichtung 1' aus 3. Diese weist die Entkopplungsschicht 6' auf, aber keinen Metallstreifen. Kurve II zeigt den Verlauf des S12-Parameters der Antennenvorrichtung 1 aus 4. Diese Antennenvorrichtung 1 weist die Entkopplungsschicht 6 und den Metallstreifen 14 auf. Beide Kurven I, II zeigen einen charakteristischen Frequenzbereich fl, fll mit geringeren Werten des S12-Parameters. Der Verlauf der Kurve II zeigt einen ähnlichen Verlauf. Jedoch ist der Einbruch ausgeprägter und um ungefähr 0,5 GHz zu niedrigeren Frequenzen hin verschoben. 6th shows a comparison between two curves of the S12 parameter. Curve I shows the course of the S12 parameter of the antenna device 1' out 3 . This has the decoupling layer 6 ' on, but no metal strip. Curve II shows the course of the S12 parameter of the antenna device 1 out 4th . This antenna device 1 exhibits the decoupling layer 6th and the metal strip 14th on. Both curves I, II show a characteristic frequency range fl, fll with lower values of the S12 parameter. The course of curve II shows a similar course. However, the dip is more pronounced and shifted to lower frequencies by approximately 0.5 GHz.

Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine Beeinflussung des Frequenzbereichs einer Entkopplungsschicht ermöglicht wird.Overall, the example shows how the invention enables the frequency range of a decoupling layer to be influenced.

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Claims (5)

Antennenvorrichtung (1), aufweisend zumindest zwei Antennen (2), eingerichtet zum Aussenden und/oder Empfangen elektromagnetischer Wellen, und eine Leiterplatteneinrichtung (3), wobei die Antennen (2) auf derselben Leiterplatteneinrichtung (3) angeordnet sind, die Leiterplatteneinrichtung (3) zumindest eine Entkopplungsschicht (6) aufweist, durch welche eine parasitäre Kopplung der Antennen (2) reduziert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatteneinrichtung (3) zumindest eine obere Substratschicht (11) aufweist, auf der zumindest ein Metallstreifen (14) mit vorbestimmten Abmessungen angeordnet ist, wobei der Metallstreifen (14) zumindest durch die zumindest eine obere Substratschicht (11) von der zumindest einen Entkopplungsschicht (6) getrennt ist.Antenna device (1), having at least two antennas (2), set up to transmit and / or receive electromagnetic waves, and a circuit board device (3), the antennas (2) being arranged on the same circuit board device (3), the circuit board device (3) has at least one decoupling layer (6), which reduces parasitic coupling of the antennas (2), characterized in that the circuit board device (3) has at least one upper substrate layer (11) on which at least one metal strip (14) with predetermined dimensions is arranged, the metal strip (14) being separated from the at least one decoupling layer (6) at least by the at least one upper substrate layer (11). Antennenvorrichtung (1), nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Entkopplungsschicht (6) eine Hochimpedanzstruktur (7) aufweist.Antenna device (1) according to Claim 1 characterized in that the at least one decoupling layer (6) has a high-impedance structure (7). Antennenvorrichtung (1), nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Entkopplungsschicht eine Defektbodenstruktur aufweistAntenna device (1) according to Claim 1 or 2 characterized in that the at least one decoupling layer has a defect bottom structure Antennenvorrichtung (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Metallstreifen (14) mit einer Längsrichtung zu den zumindest zwei Antennen (2) ausgerichtet ist.Antenna device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one metal strip (14) is aligned with a longitudinal direction to the at least two antennas (2). Kraftfahrzeug (17), aufweisend zumindest eine Antennenvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.Motor vehicle (17), having at least one antenna device (1) according to one of the Claims 1 to 4th .
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